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« Technologie/Moteurs thermiques/Moteur Diesel/Système d'échappement » : différence entre les versions

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[[Image:Pot d'échappement.jpeg|thumb|Sortie de pot d'échappement.]]
[[Organe]] d'un [[véhicule]] doté d'un [[moteur à explosion]], le '''pot d'échappement''' sert à évacuer les [[gaz]] de combustion du moteur vers l'extérieur du véhicule. Il est constitué d'un ensemble de tubes collectant les gaz d'échappement en sortie des [[cylindre]]s ([[Collecteur (automobile)|collecteur d'échappement]]), prolongé par un dispositif d'évacuation ayant plusieurs fonctions ; il canalise les gaz chauds, atténue le [[bruit]] de l'échappement et peut comprendre un filtre ou un catalyseur réduisant les émissions de certains polluants.
 
Un même moteur peut disposer de plusieurs pots d'échappement.
Le '''pot catalytique''' ou '''catalyseur''' est une amélioration récente du [[pot d'échappement]] des [[moteur à explosion|moteurs à explosion]]. C'est un des éléments visant à limiter la nocivité des gaz d'échappement des véhicules motorisés.
 
==ConstitutionFonction==
Le pot d'échappement sert d'abord à évacuer les gaz de combustion hors de la zone où se trouve le moteur. Ces gaz brûlés sont susceptibles de provoquer dysfonctionnement du moteur et représentent un danger pour les opérateurs à proximité. C'est pourquoi les lignes d'échappement débouchent souvent à l'arrière des véhicules, ou sont situées en hauteur sur les motorisations fixes.
[[Image:Pot catalytique vue de la structure.jpg|thumb|300px|Structure intérieure d'un pot catalytique.]]
 
Il sert aussi à réduire le bruit et la pollution, il est composé :
Il est constitué d'une chambre d'[[acier inoxydable]] dans laquelle sont conduits les gaz d'échappement, lesquels traversent les conduites capillaires d'une [[structure en nid d'abeille]] généralement faite en [[céramique]].
* d'un système permettant de réduire le [[bruit]] : le [[Silencieux (mécanique)|silencieux]] ;
L'intérieur des conduits est recouvert d'une fine couche de cristaux combinants des métaux précieux : [[alumine]], [[cérine]], métaux rares du groupe du [[platine]] (dits platinoïdes (Pd-Pt-Rh) ; qui outre le [[platine]], le [[Palladium (chimie)|palladium]] et le [[rhodium]] contiennent aussi jusqu'à 228 [[ppt]] d'[[osmium]] de composition isotopique non-radiogénique (187Os/188Os <0.2) ; en faibles quantités)<ref name="Thèse1">http://theses.uqac.ca/resume_these.php?idnotice=24607786 résumé en Français] de la [http://theses.uqac.ca/resume_these.php?idnotice=24607786&onglet=ti Thèse d'André Poirier ; « ''Géochimie isotopique Re-Os et Pb-Pb :approches environnementale et météoritique'' » : Ed : Université du Québec à Chicoutimi. Université du Québec à Montréal, 2005]</ref>. La structure interne du pot est concue pour offrir une grande surface de contact entre les éléments [[catalyseur hétérogène|catalyseurs]] et les gaz d'échappement.
* d'un système permettant de réduire les émissions [[pollution|polluantes]], par [[catalyse]] et ou par [[filtration]].
 
Le pot d'échappement participe au fonctionnement du moteur :
==Fonctionnement==
* trop libre, le moteur augmente sa puissance (le cylindre se vide mieux après chaque explosion), mais chauffe davantage et consomme plus ;
Les éléments catalyseurs déclenchent ou accentuent les réactions chimiques qui tendent à transformer les constituant les plus toxiques des gaz d'échappement ([[Monoxyde de carbone#Toxicité|monoxyde de carbone]], [[hydrocarbure]]s imbrûlés, [[oxyde d'azote|oxydes d'azote]]), en éléments moins toxiques (eau et CO<sub>2</sub>).
* trop étouffé, le moteur manque de puissance ;
* sur les [[moteur à deux temps|moteurs à deux temps]], le [[pot de détente]] permet d'améliorer aussi bien l'extraction des gaz d'échappement que la compression.
 
==Réglementation==
Il existe deux grands types de pot catalytique, chacun adapté à la nature du carburant utilisé.
Depuis la fin des années 1990, un nombre croissant de pays ont rendu obligatoire le [[pot catalytique]] pour les véhicules neufs essence ou diesel. Leur performance est indiscutable pour certains polluants, moindre ou nulle pour d'autres. Ils sont parfois équipés d'un [[filtre à particules]].
# catalyseur dit ''à trois voies'' (pour les moteurs à essences) ;
# catalyseur dit ''à deux voies'' associé ou non à un [[filtre à particule]] pour les moteurs au diesel.
 
==Nombre de pots d'échappement==
===Catalyseur à trois voies===
[[Image:Benelli.jpg|thumb|Six cylindres, six échappements (Benelli 750 sei)]]
Il provoque trois réactions simultanées :
[[Image:Honda-250-rs.jpg|thumb|Un cylindres, deux échappements (Honda 250)]]
#Une réduction des oxydes d'azote en azote et en dioxyde de carbone : NO + CO → 1/2 N<sub>2</sub> + CO<sub>2</sub>
[[Image:Trident_face.jpg|thumbnail|Trois cylindres, deux échappements (Triumph Trident)]]
#Une oxydation des monoxydes de carbone en dioxyde de carbone : 2CO + O<sub>2</sub> → 2CO<sub>2</sub>
Le plus souvent, les moteurs ont une sortie d'échappement par cylindre.
#Une oxydation des hydrocarbures imbrulés (HC) en dioxyde de carbone et en eau : 4C<sub>x</sub>H<sub>y</sub> + (4x+y)O<sub>2</sub> → 4xCO<sub>2</sub> + 2yH<sub>2</sub>O
 
S'il y a plusieurs cylindres, les tubes issus des différents cylindres peuvent se rejoindre ou non.
Le pot n'est efficace qu'à partir d'environ {{tmp|400|°C}}, ce qui explique que ces pots sont relativement inefficaces pour de petits trajets ne laissant pas le temps au moteur de chauffer.
 
D'une manière générale, on a plutôt intérêt à regrouper les échappements de plusieurs cylindres en un seul pour diverses raisons :
Les réactions d'oxydations (demandant une forte présence d'oxygène) et de réduction (demandant une faible présence d'oxygène) sont contradictoires. Elles ne se produisent simultanément que si la quantité d'air dans le carburant est optimale. Ceci est assuré par la [[sonde lambda]] qui renseigne le [[calculateur]] de gestion du moteur.
* bruit plus « lisse » ;
* meilleur rendement du moteur (cet item et le précédent sont liés au fait que le temps d'échappement ne représente qu'environ 1/4 du temps total pour un cylindre et, que les bouffées de gaz d'échappement s'intercalent d'une manière harmonieuse lorsqu'on relie plusieurs échappements).
* coût ;
* poids ;
* encombrement.
 
Malgré les avantages des échappements reliés, les services de marketing ont souvent imposé des échappements multiples lorsqu'ils sont visibles, comme sur les motocyclettes. On a ainsi vu les [[Honda CB 750 Four]] et [[Kawasaki 900 Z1]] être équipées de quatre pots apparemment indépendants pour bien montrer l'existence de quatre cylindres, alors que des raccords discrets reliaient les silencieux deux à deux. Par la suite, les motos à quatre échappements étant devenues banales, la mode fut d'utiliser des « 4 en 1 ».
Une réaction parasite ce type de catalyseurs aux température élevées :
:2NO + CO → N<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub>
 
Dans le cas de technologie multisoupapes, un moteur peut avoir plusieurs échappements par cylindre. C'était très répandu entre les deux guerres, où les modèles de motos monocylindres à deux échappements ne se comptent pas. La plupart du temps, la justification était uniquement esthétique. Certains modèles (Peugeot 125, par exemple) avaient même un échappement unique à la sortie du cylindre, dédoublé un peu plus loin. Dans d'autres cas (moteurs à deux soupapes d'échappement), il est intéressant d'avoir des conduits indépendants pour les deux soupapes (meilleur refroidissement).
''Sonde lambda :'' Les modèles récents sont équipés d'une double sonde à oxygène (dite "lambda") liée à un calculateur électronique qui pilote la quantité d'air à injecter dans le moteur (le rapport idéal air/carburant est de 14,7/1). Si la proportion de carburant augmente, les rejets de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbures (HC) augmentent aussi, si elle diminue (mélange pauvre), c'est le taux d'oxydes d'azote (NOx) qui augmente et, par suite la probabilité de production d'[[ozone]] et peut-être de PANs (peroxyacetyl nitrate, autre type d'oxydant produit par la circulation).
 
Pour la période récente, un moteur comme le 250 monocylindre Honda était équipé de deux sorties qui, dans le cas du modèle tout-terrain, se rejoignaient rapidement, formant un deux-en-un, tandis que le [[Honda CB 250 RS|modèle routier]] était pourvu de deux échappements entièrement indépendants.
''Composés-tampons :'' Ce sont des composés ([[rhodium]], mais surtout oxyde de [[Cerium]]) ajouté à l'[[alumine]] du support pour limiter l'impact des variations de composition des gaz en stockant un peu d'oxygène quand il est en excès pour le rejeter quand il manque.
 
Le dessin des échappements témoigne d'une imagination sans limite de la part des concepteurs : la Triumph Trident avait un trois-en-deux (le tube central se divisait en deux, et chaque moitié rejoignait un des échappements latéraux), La Suzuki 750 GT avait un trois-en-quatre (le pot central se divisait en deux).
===Catalyseur à deux voies (moteur diesel)===
Les catalyseurs d’automobiles vendus dans les années 1990-2000 visent à convertir le [[monoxyde de carbone]] (CO) et les [[hydrocarbure]]s imbrûlés (HC) en [[dioxyde de carbone]] (CO{{sub|2}}) et en eau, tout en réduisant la masse de particules du carburant [[Gazole|diesel]]. Ils n’éliminent pas les oxydes d'azote (NOx) ni ne diminuent la quantité de particules émises.
 
Les modèles à [[turbocompresseur]] ont généralement tous leurs échappements regroupés afin de n'avoir à utiliser qu'un seul turbo. Les modèles haut de gamme à grand nombre de cylindres peuvent avoir plusieurs échappements indépendants avec autant de turbocompresseurs.
 
Sur les moteurs à deux temps, le pot d'échappement fait partie intégrante du fonctionnement du cylindre, ce qui impose des échappements entièrement séparés.
 
==Pot d'échappement et environnement==
==Améliorations et tendances (selon l’[[AECC]])==
Paradoxalement, les pots d'échappement, qui réduisent le bruit et certains polluants (dans le cas des pots [[catalytique]]s), peuvent aussi perdre une partie des éléments catalytiques qu'ils contiennent ; des [[métaux lourds]] du groupe du [[platine]], susceptibles de développer à long terme des impacts environnementaux.
* Des catalyseurs récents « ''à amorçage rapide'' » améliorent leur fonctionnement à température d'échappement moindre et donc sur les déplacements courts (de plus en plus fréquents).
* Des catalyseurs mieux fixés sur leur substrat, et plus résistants aux dilatations propres aux hautes températures et aux vibrations permettent un montage plus près du moteur, allongeant la durée de vie utile des catalyseurs
* La composition en métaux précieux actifs a été améliorée grâce :
*# à une dispersion stable des cristallites de métaux catalytiques (métaux précieux)
*# à une couche d'imprégnation permettant une large surface vers {{tmp|1000|°C}}.
* Des composants améliorés (stockage d'oxygène stabilisant la surface imprégnée) optimisent la « fenêtre » air/carburant du dispositif ''trois voies''. Un système rétro-informe le pilote informatique sur l'état du catalyseur (''Système d'auto-diagnostic'' OBD).
 
== Voir aussi ==
* Les substrats progressent ;
* [[Pollution]]
** En 1974, les substrats céramiques présentaient une densité de 200 cellules par pouce carré (cpsi) de section transversale (31 cellules/cm²) pour une épaisseur de paroi de 0,012 pouce ou 12 millièmes de pouce (0,305 mm).
* [[Transport]]
** À la fin des années 70 les substrats dérivés des feuilles ultra-fines d'acier inoxydable, n'excédaient pas 0,05 mm d'épaisseur pour atteindre une densité élevée des cellules. En 2009, des structures internes complexes utilisent des substrats de 800 et 1000 cpsi, pour des parois affinées (jusqu' à 0,025 mm).
* [[Pollution de l'air#Les véhicules à moteur|Émissions polluantes des véhicules à moteur]]
** Au début des années 1980, la densité en cellules doublait (400 cpsi), pour une épaisseur de parois diminuée de 50% (jusqu'à 6 millièmes de pouce). Des substrats de 400, 600 et 900 cpsi on suivi, avec des parois réduites presque à 0,05 mm (2 millièmes de pouce d'épaisseur), mais dont la tenue dans le temps devra être confirmée par l'usage.
* [[Pot catalytique]]
* [[Filtre à particules]]
 
[[Catégorie:Organe d'un moteur à explosion]]
Pour atteindre les normes, certains constructeurs renvoient des gaz d'échappement refroidis dans le moteur ou mieux (du point de vue de l'efficacité) injectent 32,5% d´[[urée]] et d'eau chimiquement purs.
[[Catégorie:Tuning]]
 
[[bg:Ауспух]]
==Impacts environnementaux, positifs et négatifs==
[[da:Udstødningsrør]]
Face au nombre croissant de véhicules motorisés et pour limiter la pollution de l'air, depuis la fin des années 1990, de nombreux pays ont rendu un élément [[catalyseur]] obligatoire pour les moteurs à essence et/ou [[Moteur Diesel|diesel]]. Cependant les véhicules sont toujours plus nombreux, et ils parcourent des distances croissantes, et certains [[polluant]]s ne sont pas traités par les catalyseurs.
[[de:Auspuff]]
<br>Enfin, il semble que certains pots catalytiques vieillissent mal et puissent perdre une partie de leur contenu dans l'environnement. Outre que ces métaux sont précieux, ils peuvent polluer.
[[en:Exhaust system]]
 
[[es:Tubo de escape]]
'''Impacts positifs :''' Les pots catalysés ont permis de diminuer les émissions de 3 polluants monoxyde de carbone (CO, toxique), oxydes d'azote (précurseurs de l'ozone) ainsi que des hydrocarbures imbrûlés (polluants et parfois mutagènes et cancérogènes), et indirectement du [[plomb]] (en favorisant les carburants sans plomb)
[[fa:اگزوز]]
 
[[fi:Pakoputki]]
'''Limites du système''' : La catalyse ne résout pas tous les problèmes de [[pollution]] des [[gaz d'échappement]], et elle en crée de nouveaux.
[[gl:Tubo de escape]]
 
[[he:מערכת הפליטה]]
# Le catalyseur n'est efficace qu'au dessus d'environ {{tmp|400|°C}}, température qui n'est généralement atteinte qu'après 10 à 15 kilomètres de conduite. Or, c'est au démarrage que les émissions de gaz toxiques sont les plus importantes.
[[id:Sistem pembuangan]]
# Des polluants majeurs ne sont pas traités : la température de fonctionnement du catalyseur à trois voies provoque une réaction parasite qui crée du N<sub>2</sub>O, un puissant gaz à effet de serre, et il ne traite pas le CO<sub>2</sub>. Ce sont donc deux gaz à effet de serre qui sont produits et/ou non traités.
[[it:Impianto di scarico]]
# Remplacement du [[plomb]] : le plomb utilisé pour relever l'[[indice d'octane]] a été remplacé car il détruit les pots catalytiques et pour ses inconvénients graves (le plomb est non dégradable, et facteur de [[saturnisme]]). Mais le [[benzène]] et certains métaux lourds (ex : [[Manganèse]] en l'additif sur les véhicules qui ne supportent pas les carburants sans plomb) qui ont remplacé le plomb comme « ''anti-détonants » ''(une grande partie du benzène a été aujourd'hui remplacée par des alcools qui ont des propriétés anti-détonantes similaires) posent d'autres problèmes écologiques et sanitaires (le benzène est [[cancérogène]]), et ils sont de plus en plus présents dans l'air et l'environnement urbain et aux abords des routes à fort trafic.
[[nl:Uitlaat]]
# Nouvelle pollution par les métaux précieux : Selon des études citées par la revue scientifique américaine ''Environmental Science and Technology '' – paradoxalement - les [[métaux lourds]] des pots catalytiques polluent déjà l'environnement, localement et jusque dans les neiges et les glaces polaires. (100 fois plus de retombées dans les zones polaires avec très forte augmentation en deux décennies). Les pots sont soumis à un flux corrosif et encrassant, à de fréquentes variations de température et de pression, à des chocs thermiques et aux vibrations, ce qui explique qu'une part des métaux lourds utilisés soient peu à peu arrachés de leur support et expulsés avec les gaz d'échappement.<br> Les pots catalytiques pour automobiles sont apparus vers 1975 aux USA et fin des années 1980 en Europe de l’Ouest. Ils émettent des quantités croissantes de [[platine]], [[rhodium]] et de [[Palladium (chimie)|palladium]], par exemple détectées dans l'herbe des prairies bordant des routes, dans l'urine des habitants de Rome, ce qui laisse penser que nous y sommes exposés. Ces métaux autrefois rares dans notre environnement sont maintenant communément trouvés dans la poussière des routes des pays riches, à des taux parfois plus élevées que dans le minerai de platine<ref>Le platine commercial est généralement extrait de minerais riche en nicke, qui ne contiennent qu'un ou deux grammes de platine par tonne de minerai</ref> (source : Pr. [[Claude Boutron]]).<br> '''Pollution locale et globale :'''Contrairement aux principaux gaz d'échappement, les métaux lourds ne sont ni [[biodégradable]]s ni dégradables. Ils ne peuvent qu'être stockés éventuellement provisoirement dans les sols, [[sédiment]]s ou végétaux. Ce phénomèe est récent et peu étudié : on ignore encore s'ils peuvent être fortement bioaccumulés dans les chaînes alimentaires. Une étude<ref>Étude franco-italienne pilotée par les Pr. [[Claude Boutron]] (Grenoble) et Carlo Barbante (Venise), dans le cadre des programmes européens GRIP et EUROCORE, basée sur des analyses faites à l'aide de techniques analytiques sophistiquées (ICP - MS à haute résolution). </ref> a dosé le [[platine]], le [[rhodium]] et le [[Palladium (chimie)|palladium]] de [[Carotte de glace|carottes de glace]] et de neige prélevées au centre du [[Groenland]] ; ''Les taux de platine, rhodium et palladium se sont montrés jusqu'à 100 fois plus élevés dans la neige tombée au milieu des années 1990 que dans la glace datant d'il y a 7000 à 8000 ans'', avec une ''brutale augmentation ces dernières années'' qui laisse penser que la catalyse serait en cause. <br>Des analyses sont en cours pour voir si l'[[Antarctique]] et l'Hémisphère-Sud sont également touchés, bien que beaucoup moins industrialisés et peuplés.<br>L'origine de cette pollution semble avérée et incontestable, car le rapport d'abondance du platine et du rhodium mesuré dans la neige récente du [[Groenland]] est le même que celui mesuré directement à la sortie de pots d'échappement catalytiques. Ces métaux circulent donc déjà de manière aéroportée jusqu'en [[Arctique]].<br>Selon une étude allemande<ref>Platinum and Rhodium Concentrations in Airborne Particulate Matter in Germany from 1988 to 1998, Fathi Zereini, Clare Wiseman, Friedrich Alt, Jürgen Messerschmidt, Jürgen Müller, and Hans Urban, Environ. Sci. Technol., 2001, 35, (10), pp 1996–2000. [http://pubs.acs.org/cgi-bin/abstract.cgi/esthag/2001/35/i10/abs/es001126z.html Résumé]</ref> publiée en 2001, le platine était jusqu'en 1998 plus présent que le rhodium, et sa présence augmente plus vite en Allemagne que celle du rhodium dans l'air ambiant et dans les poussières, et ce depuis l'introduction de pots catalytiques automobiles en 1988. Les analyses montrent une forte et régulière augmentation des teneurs ambiantes de ces métaux sur 10 ans (de 1988 à 1998). Plus précisément, les teneurs de l’air en ces matériaux étaient 46 fois plus élevées en 1998 qu’en 1988 pour le Platine et 27 fois pour le Rhodium, et on peut supposer qu’ils ont encore augmenté depuis étant donné la multiplication du nombre des pots catalytiques. Les taux considérés par métaux restaient en 1998 pour le platine (147 pg/m³ en moyenne, avec un maximum de 246 pg/m³ en 1998) au-dessous de la valeur guide de 15000 pg/m³ (concentration à partir de laquelle un risque appréciable pour la santé est reconnu, selon les données épidémiologiques disponibles (étude d’employés d’usines produisant ou utilisant des catalyseurs), mais ces études sont rares, elles ne concernaient pas les très petites particules et n’ont pas étudié si des effets [[synergique]]s étaient possibles entre catalyseurs, ou avec d’autres polluants, ou en terme d’impacts secondaires via la [[photochimie]] par exemple.
[[pl:Tłumik samochodowy]]
# Pollution par l'[[Osmium]] (faiblement présent comme catalyseur ou comme impureté dans les platinoïdes catalytiques ; à raison de 600 à 700 ppt pour les pots catalytiques anciens et beaucoup moins probablement pour les derniers modèles) pour les nouveaux modèles). Ce métal rare est volatile sous sa forme oxydée, qui est par ailleurs très [[toxique]].<br />- Un faible pourcentage de cet osmium est perdu sous forme [[particulaire]] (expulsé avec les gaz d'échappement, déposé sur les routes et éventuellement lessivé par les pluies).<br />- Une autre partie, probablement beaucoup plus importante est perdue sous forme [[gaz]]euse. En laboratoire, la volatilité de l'[[oxyde d'osmium]] ([[OsO4]](g>) se montre élevée ; assez pour que près de 95% de l'Osmium des pots catalytiques soit vaporisé et dispersé dans l'air, faisant des automobiles contemporaines (des années 2000-2009) la première source majeure et planétaire de pollution en Osmium non radiogénique. Ce sont de 3 pico-grammes d'osmium/m2 à 126 pico-grammes/m2 (qui peuvent être émis dans de grandes agglomérations telles que New-York City) qui pourraient ainsi être déposés annuellement, surtout aux abords des réseaux routiers les plus circulants. Ces dépôts sont importants si on les compare par exemple aux 1 pg d'Osmium/m2/an déposé ''via'' les poussières d'origine naturelle (érosion du sol, volcanisme, météorites..)<ref>Williams, G.A. and Turekian, K.K. (2002) ''Atmospheric supply of osmium to the oceans'', Geochimica Cosmochimica Acta, v. 66 n. 21, 3789-3791.</ref>. Cet osmium n'est pas [[biodégradable]], et s'ajoute à celui provenant des rares autres sources anthropiques déjà inventoriées et on en trouve déjà des quantités significatives dans les eaux et sédiments. On ignore son temps moyen de vie dans l'air ou l'eau, mais comme c'est une molécule très réactive ([[hyperoxydant]]), on suppose que sa forme vapeur (la plus toxique) a une relativement faible durée de vie<ref>Smith I. C, Carson B. L., and Ferguson T.L. (1974) ''Osmium : An Appraisal of Environmental Exposure''. Environ. Health Perspectives 8, 201-213.</ref>. On ne connait pas son cycle dans les compartiments vivants des écosystèmes ([[chaine alimentaire]]), mais on mesure déjà une accumulation dans les sédiments. Par exemple, les métaux sédimentés dans le Saanich Inlet, un fjord [[anoxique]] de la Cote Ouest du Canada ont été étudiés pour fabriquer la courbe en 187Os/I88Os caractérisant certains évènement géotectoniques et climatiques des paléo-océans (du Cénozoïque, et pour partie du Mézosoïque). Les quantités d'osmium y sont faibles, probablement en raison de la faiblesse de l'enrichissement du fjord en osmium marin, mais on s'est appercu que les couches récentes de sédiments contiennent une faible quantité d'Osmium (55-60 [[ppt]] dont la composition isotopique ne reflète pas celle de l'océan actuel mais évoque un apport local en Osmium non-radiogénique (détritique et/ou dissous). La comparaison qualitative (isotopique) et quantitative de cet osmium avec celui qui est conservé dans les couches stratigraphiques plus anciennes et préanthropiques laisse penser que cet Osmium non-radiogénique est d'origine humaine, et plus particulièrement automobile, car on trouve aussi dans les sédiments superficiels de ce fjord du [[plomb tétra-éthyl]] issu des carburants automobiles (des années 1930 à 1980). La [[signature isotopique]] de ce plomb démontre que ce fjord est fortement affecté pas les retombées de plomb atmosphérique originaire du parc automobile nord-Américain)<ref name="Thèse1"/>. <br />-L'osmium des catalyseurs passe effectivement en phase vapeur aux températures de fonctionnement des pots d'échappement : Une expérience a consisté à chauffer l'élément catalytique d'un pot d'échappement dans un four durant 330 h (délai correspondant à environ un an d'utilisation à raison d'une heure/jour, à 400 ° C, soit la température la plus basse pour que le catalyseur fonctionne). À cette température, 75% à 95% de l'osmium quitte le substrat catalytique pour passer dans l'air sous forme gazeuse (OSO4). Or la température dans un pot catalytique dépasse souvent 500 °C et peut atteindre 1100 ° C <ref>Farrauto R. and Heck R. (1999) ''Catalytic converters: state of the art and perspectives''. Catalysis Today 51, 351-360.</ref>. L'auteur suppose donc qu'en usage normal, près de 100 % de l'osmium présent dans le catalyseur pourrait être perdu dans l'air. <br />- Une étude isotopique récente a montré que cette contamination était déjà largement planétaire pour les neiges et eaux de pluies, mais aussi des eaux marines superficielles par de l'osmium anthropogénique <ref>Cynthia Chena, Peter N. Sedwickb and Mukul Sharmaa ; ''Anthropogenic osmium in rain and snow reveals global-scale atmospheric contamination'' ; Ed : Karl K. Turekian, Yale University, New Haven ; April 24, 2009, doi:0.1073/pnas.0811803106</ref>
[[sv:Avgasrör]]
 
[[szl:Auspuf]]
==Risques pour la santé ?==
[[ta:புகைபோக்கித் தொகுதி]]
Sans nier les avantages des pots catalytiques, on manque de données [[toxicologie|toxicologiques]] et [[écotoxicologie|écotoxicologiques]] quant aux impacts des métaux perdus par ces pots dans l'environnement, et notamment quant aux effets sanitaires et écologiques des dérivés (oxydes en particulier) et [[métabolite]]s de ces métaux.
[[zh:排氣管]]
<br>Les métaux du [[groupe du Platine]], lorsqu'ils sont présents dans les [[particules en suspension]], ne sont en effet pas chimiquement neutres (ce pourquoi ils font de bons catalyseurs), et notamment à l'état de particules ultrafines (moins de 1 µm) ou de [[nanoparticule]]s lorsque leur effet catalytique est dopé par une surface de contact très augmentée à poids égal de matière. Certains de ces métaux sont pour ces raisons utilisés comme médicament anticancéreux (par exemple pour une forme oxydée du platine), mais non sans [[effets secondaires]], puisque c'est la molécule qui cause la perte des cheveux dans certaines [[chimiothérapie]] et qu'elle est potentiellement cancérigène à plus forte dose.
 
Un échantillon d’air collecté en Allemagne à 150 m d’une route a fait l’objet d’une étude<ref>Platinum and Rhodium Concentrations in Airborne Particulate Matter in Germany from 1988 to 1998, Fathi Zereini, Clare Wiseman, Friedrich Alt, Jürgen Messerschmidt, Jürgen Müller, and Hans Urban, Environ. Sci. Technol., 2001, 35, (10), pp 1996–2000</ref> visant à déterminer précisément les tailles et la nature des particules présentes dans l'air : près de 75% des particules de platine et 95% de celle de Rhodium de cet échantillon étaient associées à des particules de plus de 2 [[µm]] de diamètre (comprises entre 4,7 et 5,8 µm pour la plupart). Le [[poids moléculaire]] de ces particules laisse supposer qu’elles sont facilement mises en suspension, mais qu'elles [[Sédimentation|sédimentent]] assez rapidement dans l'air et sont moins susceptibles de réenvol une fois fixées par un sol végétalisé. Mais les 25% restants de Platine et 5% des particules de Rhodium étaient présent sous forme de particules fines ou ultrafines de moins de 2 µm sédimenteront plus difficilement. Environ 10% des particules en suspension de Platine et près de 38% des particules de Rh se sont montrées soluble dans un acide fortement dilué (0,1 molaire), ce qui laissent penser qu'elles pourraient facilement franchir les [[muqueuse]]s [[Poumon|pulmonaires]] et les barrières [[Intestin|intestinales]] en cas d'inhalation et/ou ingestion.
 
Par ailleurs, selon cette étude un quart des particules composées de métaux du groupe du platine sont émises avec une taille si fine qu’elles sont susceptible d’avoir un comportement de particules en suspension plutôt que de rapidement retomber au sol. Or ce sont des métaux à fort pouvoir catalytique qui pourraient contribuer à la pollution photochimique et dont les impacts sur les organismes vivant après inhalation ou bio-intégration par des plantes, [[champignon]]s, ou [[bactérie]]s sont mal connus, notamment sous forme de microparticules. Les matériels utilisés pour cette étude ne permettaient pas de mesurer le pourcentage de [[nanoparticule]]s éventuellement présent dans cet échantillon. Cette étude confirme néanmoins qu’un quart au moins de ces métaux lorsqu’ils sont perdus par les pots d’échappement peuvent facilement être emportés et se redéposer loin de leurs sources d’émissions, emportés par les vents et courants aériens faibles (ex : ascendances thermiques fréquentes au dessus des routes goudronnées de couleur noire). Ces produits n'étant pas [[biodégradable]]s, ils sont susceptibles d'être [[bioaccumulation|bioaccumulés]] et/ou de s'accumuler dans les sols proches des [[route]]s, et dans les [[parking]]s souterrains et près de leurs bouches d'aération.
 
Le fait que les pots catalytiques perdent de l'osmium sous forme vapeur (forme oxydée la plus toxique de l'osmium) est également préoccupant)<ref name="Thèse1"/>. Le [[kérogène]] est une source naturellemen riche en osmium radiogène <ref>Ripley, E. M.; Park, Y. R.; Lambert, D. D.; Frick, L. R. (2001) Re-Os isotopic variations in carbonaceous pelites hosting the Duluth Complex; implications for metamorphic and metasomatic processes associated with mafic magma chambers. Geochim. Cosmochim. Acta 65; 2965-2978</ref>peut laisser penser que l'osmium peut être [[Bioaccumulation|bioaccumulé]] mais son cycle "naturel" est encore mal étudié.
 
==Conclusion provisoire ; alternative et perspectives==
Les études citées ci-dessus confirment que la pollution automobile diffuse très rapidement à l'ensemble de la planète, car les pots catalytiques sont récents et ne se sont développés à ce jour que dans les pays riches. <br>Si des études prouvent des impacts négatifs de ces émissions pour la santé et l'environnement, on se trouvera face à des choix et défis nouveaux :
: - "pot catalytique" amélioré + filtre,
: - nouveau carburant (ex : [[hydrogène]], déjà priorité en Islande et USA qui veulent le généraliser d’ici 50 à 60 ans)
: - limitation des transports ou développement des [[transports en commun]]...
 
Des '''Alternatives''' sont étudiées, par exemple pour le diesel ; le japonais ''Daihatsu Diesel'' et l'université d'Osaka testent en 2007 un traitement de gaz d'échappement, sans catalyseur, détruisant 80 a 90% des [[oxyde d'azote|oxydes d'azote]] (NOx) et des particules (PM) par un plasma, qui produit du CO, transformé en CO{{sub|2}} éliminé par une solution de [[sulfite]], pour un coût annoncé très inférieur aux solutions catalytique<ref>Source : [http://www.bulletins-electroniques.com BE Japon numero 450 Ambassade de France au Japon / ADIT] (9 juillet 2007)</ref>.
 
===Remarques sur la connaissance===
Les scientifiques indépendants et les autorités locales peinent à travailler sur l'impact des carburants dont les formules varient selon les provenances et producteurs, mais aussi selon la saison, les fabricants, la durée de stockage. Elles sont de plus, de même que les quantités consommées localement, considérées comme des informations confidentielles par les fabricants.
 
Des questions se posent aussi concernant les installations catalytiques équipant des installations industrielles, incinérateurs, etc, surtout lorsque placées en aval d’un filtre, ou non suivies de très bons filtres capables de récupérer les métaux catalytiques arrachés de la surface interne de l’équipement.
 
Les pots catalytiques ne sont pas obligatoires pour les voitures à essence mises en circulation avant le 1{{er}} janvier 1993. (Celui-ci peut donc être remplacé par un simple tube).
Ceci ne modifie pas la validation du [[contrôle technique]] (pour un moteur correctement réglé), puisque les tests antipollution sont faits "à froid", alors qu'il faut rouler au minimum 10 à 15 Km pour que le catalyseur commence à agir.
 
== Voir aussi==
 
 
===Liens internes===
* [[Environnement]], [[Pollution de l'air]]
* [[Catalyseur]]
* [[Tube afrique]]
* [[Transport]]s, [[Source mobile]]
 
===Liens externes===
*[http://www.aecc.be/fr/AECC.html AECC (Association for Emissions Control by Catalyst)] : Association internationale regroupant les entreprises européennes élaborant des technologies de réduction des émissions automobiles
*[http://poubelles.be/catalyseur.php A propos du recyclage des pots catalytiques]
*[http://www.journaldelenvironnement.net/fr/document/detail.asp?id=135&idThema=2&idSousThema=11&type=JDE&ctx=259 Mesure de l'osmium dans les eaux du globe]
 
===Notes===
<references/>
 
Sources principales pour les aspects d'impacts sur l'environnement :
#) Laboratoire de [[Glaciologie]] et de [[Géophysique]] de l'Environnement, Université Joseph Fourier (Science, technologie, médecine), Grenoble et CNRS<br>
#) Département des Sciences de l'Environnement de l’Université Ca Foscari de Venise et du CNRS
 
{{Portail|Environnement|Automobile}}
 
[[Catégorie:Moteur à explosion]]
[[Catégorie:Pollution de l'air]]
[[Catégorie:Catalyse]]
 
[[cs:Katalyzátor výfukových plynů]]
[[da:Katalysator (udstødning)]]
[[de:Fahrzeugkatalysator]]
[[en:Catalytic converter]]
[[es:Convertidor catalítico]]
[[fi:Katalysaattori]]
[[he:ממיר קטליטי]]
[[hr:Katalitički pretvornik]]
[[ia:Catalysator]]
[[it:Marmitta catalitica]]
[[ja:三元触媒]]
[[ms:Penukar bermangkin]]
[[nl:Driewegkatalysator]]
[[pl:Reaktor katalityczny]]
[[pt:Conversor catalítico]]
[[ru:Каталитический конвертер]]
[[simple:Catalytic converter]]
[[sk:Katalyzátor (auto)]]
[[sl:Avtomobilski katalizator]]
[[sv:Katalytisk avgasrening]]
[[tr:Katalitik konvertör]]
[[zh:催化转换器]]
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